Si se tiene en cuenta el auge de las telecomunicaciones inalámbricas en Colombia y todo el mundo, es importante que la Universidad Tecnológica de Pereira, preocupada por el desarrollo tecnológico en la región y el país, produzca material teórico disponible para los procesos de investigación que puedan realizarse en este campo; La universidad carece de dicho material en la actualidad y por esta razón se hace necesaria y pertinente la elaboración del mismo. Es importante tener en cuenta que la universidad tecnológica adquirió equipos especializados para la realización de experimentos con antenas, y dadas las circunstancias actuales en cuanto a la disponibilidad de documentación pertinente no han podido ser utilizados en la forma esperada. Dada la necesidad del estudio del tema de antenas en los procesos académicos formales y de investigación que se realizan al interior de la universidad Tecnológica de Pereira, se pretende con este proyecto construir un material de lectura ejecutiva acorde a las necesidades, con el fin apoyar el desarrollo de futuros proyectos e incentivar a los estudiantes a unirse al estudio del electromagnetismo formal y aplicado.PregradoIngeniero(a) ElectricistaTABLA DE CONTENIDO. TABLA DE FIGURAS. ........................................................................................................... 8 CAPITULO 1. ......................................................................................................................... 10 FUNDAMENTOS DE RADIACION ............................................................................... 10 1.1. TEORIA ELECTROMAGMETICA. .......................................................................... 10 1.1.1 Ecuaciones de Maxwell. ...................................................................................................10 1.1.2 Potencial Electrodinámico. ...............................................................................................11 1.1.3 Relaciones Constitutivas. .................................................................................................12 1.1.4 Representación en los dominios del tiempo y la frecuencia......................................13 1.1.5 Modelación en el entorno de la frecuencia...................................................................14 1.2 ONDAS ELECTROMAGNETICAS........................................................................................14 1.2.1 Ondas en el vacio................................................................................................................14 1.2.2. Onda plana elemental.......................................................................................................15 1.2.3 Ondas armónicas. ...............................................................................................................16 1.2.4 Ondas Esféricas Elementales............................................................................................17 1.2.5 Ondas Cilíndricas Elementales........................................................................................18 1.3 Antenas Elementales. ...............................................................................................................19 1.3.1 Dipolo Elemental. ...............................................................................................................19 1.3.2 Espira Elemental. ................................................................................................................24 CAPITULO 2 .......................................................................................................................... 27 FUNDAMENTOS DE ANTENAS.................................................................................... 27 2.1 Generalidades. ...........................................................................................................................27 2.1.1 Definición de Antena........................................................................................................27 2.1.2 Clasificación de las Antenas.............................................................................................27 2.1.3 Campos Radiados por la Antena....................................................................................28 2.1.4 Potencia Radiada por la Antena. .....................................................................................30 2.1.5 Diagrama y Patrones de Radiación................................................................................31 2.1.6 Características del Diagrama de Radiación. .................................................................34 2.2 Antenas Básicas.........................................................................................................................36 2.2.1 Antena Cilíndrica................................................................................................................36 2.2.2 Espiras con Núcleo de Ferrita .........................................................................................40 2.3 Parámetros de las antenas en transmisión...........................................................................41 Aproximación a la Teoría de Antenas y Síntesis de Arrays 6 2.3.1 Impedancia de Entrada y Eficiencia. ..............................................................................41 2.3.2 Directividad. .......................................................................................................................43 2.3.3 Ganancia. ..............................................................................................................................44 2.3.4 Polarización.........................................................................................................................44 2.3.5 Ancho de banda. .................................................................................................................46 2.4 Parámetros de las Antenas en Recepción. ...........................................................................47 2.4.1 Adaptación..........................................................................................................................47 2.4.2 Área Efectiva........................................................................................................................48 2.4.3 Longitud Efectiva...............................................................................................................48 2.4.4 Temperatura de ruido de Antena....................................................................................49 2.5 Ecuación de Transmisión. ........................................................................................................51 CAPITULO 3 .......................................................................................................................... 53 ARRAYS .................................................................................................................................. 53 3.1 Conceptos Básicos......................................................................................................................53 3.1.1 Definición. ............................................................................................................................53 3.1.2 Diagrama de Radiación del Array. ..................................................................................53 3.1.3 Ondas Generadas y Factor de Array.................................................................................54 3.1.4 Propiedades del Factor de Array.......................................................................................56 3.1.5 Representación Gráfica del Factor de Array. ..................................................................57 3.1.6 Características del Factor de Array. ..................................................................................58 3.1.7 Arrays Lineales para N Antenas.......................................................................................59 3.2 Propiedades de los Arrays. ......................................................................................................61 3.2.1 Polinomios de Agrupación...............................................................................................61 3.2.2 Distribución de Corrientes de Alimentación................................................................62 3.2.2.1 Distribución Uniforme....................................................................................................62 3.2.2.2 Distribución Triangular..................................................................................................63 3.2.2.3 Distribución Binómica. ...................................................................................................64 3.2.2.4 Comparación de las Características de Distribución. ..............................................64 3.2.3 Factor de Array y Patrones de Radiación para la Distribución Uniforme................64 3.2.4 Directividad para Arrays Lineales...................................................................................67 3.2.5 Arrays Especiales.................................................................................................................69 3.2.5.1 Array uniforme Broadside................................................................................................69 Aproximación a la Teoría de Antenas y Síntesis de Arrays 7 3.2.5.2 Array Uniforme Endfire...................................................................................................70 3.3 Arrays Planares. ..........................................................................................................................71 3.3.1 Factor de Array Planar........................................................................................................72 3.3.2 Margen Visible de Agrupaciones Planas.......................................................................73 3.3.3 Polinomio de la Agrupación. ...........................................................................................74 3.3.4 Array planar Uniforme........................................................................................................74 3.4 Síntesis de Arrays........................................................................................................................75 3.3.1 Síntesis de Schelkunoff......................................................................................................75 3.3.2 Síntesis de Fourier. .............................................................................................................76 3.3.3 Síntesis de Chebychev. ......................................................................................................78 3.3.3.1 Polinomios de Chebychev. ............................................................................................79 3.3.3.2 Transformada Dolph.......................................................................................................80 3.3.3.3 Transformada Riblet. ......................................................................................................82 CAPITULO 4 .......................................................................................................................... 85 APLICACIONES DE ARRAYS LINEALES. .................................................................. 85 4.1 GENERALIDADES DE USO. ..................................................................................................85 4.2 REDES DE TELEFONIA CELULAR......................................................................................86 4.2.1 Método Convencional........................................................................................................87 4.2.2 Método De La Dirección Nula: ........................................................................................88 4.2.3 Método De La Señal De Referencia.................................................................................88 4.2.4 Método Del Procesamiento Espacial: .............................................................................89 4.3 CANALES DE COMUNICACIÓN INALAMBRICA. .......................................................90 Anexo 1..................................................................................................................................... 93 Anexo 2..................................................................................................................................... 96 Anexo 3................................................................................................................................... 102 CONCLUSIONES. .............................................................................................................. 103 TRABAJOS FUT UROS...................................................................................................... 104